基于PLC的压缩机转速转向检测.pdf

第2 0卷第 2期 江汉石 油科技 2 0 1 0年 6月 J I A N G H A N P E T R O L E U M S C I E N C E A N D T E C HN O L O G Y V0 1 ． 2 0 No ． 2 J u n ． 2 0 1 0 基于 P L C的压缩机转速转向检测 刘 辉 江汉石油管理局第三机械厂 摘要介绍使用可编程控制器直接对旋转设备转速转向的检测方法， 利用 P L C和接近开关 进行直接检测， 实现了一种在工业现场容易搭建， 低成本、 高可靠性的解决方案。 关键词 可编程控制器接近开关 转速转向检测 在旋转设备运行过程中， 经常需要获得其转速 和旋转方向这两个重要参数， 以便对其进行相应的 控制。常用的方法如光电编码器、 速度继电器等 ， 它 们用于不同的场合， 但使用范围有限， 成本和复杂度 a 检测 意 1 基本原理 较高。针对我厂压缩机在工业现场实际应用中， 使 用可编程控制器 P L C 直接对机组转速和转向进行 检测， 是一种容易实现， 并且可靠性高、 低成本的解 决方案。 b 脉冲 时序 图 xo厂 _ ] 厂 _ 1 厂 止 转 x I r _ ] 几 x 0． ． 厂 ]1]厂 反转 X1 n n厂 1 _J t l U 图 1 基本原理示意图 如图 1 a 所示 ， 在机组轴上安装一个齿盘 也 可在轴上钻一定数量的孔 ， 在齿 盘边上安置两个 接近开关 x 0和x 1 ， 其探头距离齿盘 1 2 m m ． 。为 了满足检测的精确度和装置 的可实现性 ， 一般设置 齿距为齿宽的2倍 ， 齿宽为两个接近开关 中心距的 2倍。 当齿盘随机组旋转时， 两个接近开关 X 0 、 Xl 将 会输出如 图 1 b 所示 的脉 冲信号 A相、 B相 。 P L C接受这些信号 ， 利用其内部的定时器、 计数器和 高速时钟就能实现机组转速和转向的检测识别。 对于测速 ， 采用在宽转速范围内都具有 良好精 确度的 M ／ T法。在要测量的转速不高的情况下 我 厂压缩机转速范围为 8 0 01 0 0 0 R P M ， 可以直接用 作者简介刘辉， 助理工程师， 2 0 0 7年 7月毕业于江 汉石油学院自动化专业， 现在江汉石油管理局第三机械厂电 气控制研究所从事大型天然气压缩机 自动控制系统的设计 开发 。 第2期 刘辉 基 于 P L C的压缩机转速转向检测 5 3 圈 2 测速时序 示意图 xo输 出脉冲 M1 高频时钟脉冲 M2 图 3 控制梯形子程序图 P L C的普通 I ／ 0接受 X 0或 x 1 脉冲。使用 P L C的 计数器对脉冲计数 上升沿或下降沿 ， 并且在接受 到脉冲的第一个上升沿或下降沿的同时启动对 P L C 内部高频时钟脉冲的计数 。计数时间为 T 。 时间段 T内检测到脉冲数 M 1 ， M 2为 T内高频 时钟脉冲个数。在 M 1 个脉冲时间T内， 虽然 M 2存 在多一个少一个的误差 ， 但 P L C内部高速时钟频率 远高于转速脉冲频率 ， 引起的误差可以忽略 ， 则机组 转速为 6 0 * M1 R P MP T P M2 一 宰 术 式 中， f 为定时器时钟频率 ， P为齿盘的齿数 。 对于转向的检测， 从图 1 b 可以看出， 当齿盘 在正转时产生一个 X 0 A相 ， 超前 x 1 B相 大约 9 0 。 四分之一周期 的相位差 ， 当齿盘在反转时产 生一个 X1 B相 超前 X 0 A相 大约 9 0 。 的相位 差。可以根据正一 反转时两个接近开关产生 的相位 不同来检测旋转方向。 从图 1 b 可知， 在正转时A相超前 B相， 当x 0 1时 ， x1由0变为 1 ， 产生一个上升沿 ； 在反转时 B 相超前 A相 ， 在 X 0 1 时 ， x 1由 1变为 0 ， 产生一个 下降沿 ， 根据在 X 01时 x1 ． 是上升沿还是下降沿 就可以辨别出机组的旋转方向了。 5 4 江汉石油科技 第2 0卷 2 系统软硬件设计 图4 转向检测部分子程序图 正反转信号 见图4 。 我厂的压缩机控制系统采用美国 A B公司的 P L C作为控制核心。A B的 S L C 5 0 0系列 P L C数字 量输入模块输入点为正逻辑源型。因此 ， 接近开关 选用两线制非埋入式 N P N输 出型式 。 根据转速转向检测的基本原理， 设计出控制梯 形图子程序 见图 3 。 以上为测速部分子程序。定时器 T 4 0确定一 个脉冲计数时间 T 5 0 mS ， 转速每隔 l O O m S刷新一 次。计数器 C 5 0对 A相脉冲计数 。在 A相第一个 上升沿到来时， 使用 R HC指令 ， 亦同时对 P L C内部 周期 为 1 0 u S的高频 时钟脉 冲计数。R u n g 5和 R u n g 6根据转速公式计算出实时转速 ， 存储在 F 8 1 中。这里设 P 8 。 以上为转 向检测部分子程序， B 3 0 ／ 8用于对正 反转信号复位。定时器 T 4 1 用于机组停止时复位 3 结束语 常规的速度及方向检测装置虽然各有特点， 但 因结构固定， 用途单一， 其功能不易改变， 且价格高， 安装精度要求高。利用 P L C的可编程性可以很容 易改变速度检测的各种控制信号。在某些需要速度 及方向检测的工业场所下采用上述方法有很好的实 用价值。 参考文献 1 姚志恩， 胡其谦． 一种基于 P L C的电机转速测量电路设 计[ J ] ． 机械与电子， 1 o o 6 5 6 5 6 7 编辑李智勇